O período paleolítico superior vai de 65 mil anos a.C. a 10 mil anos a.C..

É a época da última glaciação, período conhecido como "a era do Gelo".

Ocorreram diversas transformações climáticas com o fim da glaciação como o aquecimento do planeta. Os animais da megafauna foram extintos.

As inovações técnicas foram: atirador de lanças, arco e flecha, arpões, agulhas, utensílios de sílex, armas de chifres, marfim e ossos e o desenvolvimento da pintura rupestre pelo homo sapiens.

Foi nesse período que ocorreu a extinção dos neanderthais. Existem quatro linhas de pesquidas para explicar essa extinção:

1. Inadaptabilidade dos neanderthais diante das mudanças climáticas
2. Ineficiência de seus instrumentos de caça
3. Possível guerra com outra espécie
4. Miscigenação com o Homo Sapiens

Foi no paleolítico superior que teve início o povoamento do continente americano.